Informatievergadering « ramen en beglazing » Condederatie Bouw Brussel-Hoofdstad 28 april 2011
Thermische en akoestische aspecten van vensters
C. Delmotte - F. Dobbels - D. Wuyts
WTCB
THERMISCHE ASPECTEN VAN VENSTERS
2
1
Directives européennes PEB Directive 2002/91/CE du parlement européen et du conseil du 16 décembre 2002 sur la performance énergétique des bâtiments Base de la réglementation PEB actuelle
Directive 2010/31/UE du parlement européen et du conseil du 19 mai 2010 sur la performance énergétique des bâtiments (refonte)
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Définitions (EPBD 2010) Performance énergétique d’un bâtiment Quantité d’énergie calculée ou mesurée nécessaire pour répondre aux besoins énergétiques liés à une utilisation normale du bâtiment entre autres chauffage, refroidissement, ventilation, eau chaude et éclairage comporte un indicateur de performance énergétique et un indicateur numérique d’utilisation d’énergie primaire Avril 2011
PEB - Fenêtres
2
Exigences PEB actuelles (habitations neuves) Région de Bruxelles-Capitale E 90 E 70 (à.p.d. 02/07/2011) Région wallonne Ew 100 et Espec 170 kWh/m² Ew 80 et Espec 130 kWh/m² (à.p.d. 01/09/2011) Vlaams Gewest E 80 EPBD 2010 EPBD Recast - 01/01/2021 Near zero energy building – E20? Les États membres veillent à ce que d’ici au 31 décembre 2020, tous les nouveaux bâtiments soient à consommation d’énergie quasi nulle Avril 2011
PEB - Fenêtres
5
La fenêtre dans le cadre de la PEB La fenêtre joue différents rôles dans la performance énergétique des bâtiments:
Participe aux déperditions par transmission
Permet la pénétration du rayonnement solaire
Participe aux déperditions par infiltration
Peut participer à la ventilation de base
Permet la ventilation intensive de nuit Avril 2011
PEB - Fenêtres
3
Part des fenêtres dans les déperditions Fenêtres 9% de la surface 36% des déperditions
Construire avec l’énergie 2010 – Echantillon de 400 maisons neuves en Wallonie Avril 2011
PEB - Fenêtres
Déperditions par transmission On peut limiter les déperditions par transmission en améliorant les châssis et les vitrages
Uf = 1.3 W/m² K
Uf = 0.91 W/m² K
Uf = 1.0 W/m² K Avril 2011
PEB - Fenêtres
4
Calcul de la valeur U des fenêtres en bois
http://www.cstc.be/homepage/index.cfm?cat=publications& sub=infofiches&pag=29 Avril 2011
PEB - Fenêtres
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Gains solaires La PEB tient compte des gains solaires
Pour la consommation d’énergie en période de chauffe (avantage) Pour le risque de surchauffe en période estivale (inconvénient)
5
Gains solaires au travers des fenêtres
Avril 2011
PEB - Fenêtres
DV haut rendement “classique”
Avril 2011
PEB - Fenêtres
6
Protections solaires Limitation des gains solaires Amélioration du confort d’été WIS 3.0 - Logiciel gratuit, pour déterminer les propriétés thermiques et optiques des systèmes de fenêtre et de leurs composants (vitrage, châssis, protection solaire, …) http://www.windat.org/wis/html/index.html
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Déperdition thermique vs gains solaires
g = 46%
g = 63%
Double vitrage Ug = 1.1 W/m² K
Triple vitrage Ug = 0.6 W/m² K Avril 2011
PEB - Fenêtres
7
Étanchéité à l’air des bâtiments Caractéristique importante de la PEB Gain 5 points Gain 5 à 10 points Gain 1 à 3 points
Les fenêtres participent aux fuites d’air
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Étanchéité à l’air des fenêtres
Actuellement, plus de 85% des châssis répondent à la classe C4
PERMEABILITE AIR Debit m³/hm²
Debit m³/hm 100
80
20.0
10.0
40
Classe 1 Classe 1 20
5.0 Classe 2 2 Classe
8
2.5 2.0
Classe 3 3 Classe
4
1
0.5
2 1.6 1.2 0.8
Classe 4 4 Classe
0.1
0.4 10
50
100 150 200
600
Pression Pa
Avril 2011
PEB - Fenêtres
8
Étanchéité à l’air des fenêtres L’ajout de 2 classes complémentaires permettrait une meilleure classification
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Contribution des fenêtres aux fuites d’air Maison 4 façades – 10 m x 10 m – Rez+1 Volume int. 528 m³ Surface de portes et fenêtres 29.3 m² n50 [1/h] 6 3 1 0.5
Classe 3 5.3% 10.5% 31.6% 63.2%
Classe 4 1.8% 3.5% 10.5% 21.1%
Classe 5 0.7% 1.4% 4.2% 8.4%
Classe 6 0.4% 0.7% 2.1% 4.2%
Des châssis de classe 4 pourraient représenter 10.5% de le fuite d’air autorisée pour une exigence n50 ≤ 1 1/h Avril 2011
PEB - Fenêtres
9
Ventilation naturelle via les fenêtres Ouvertures d’alimentation naturelle Systèmes A et C Débit d’air limité et maîtrisable
Avril 2011
PEB - Fenêtres
Ventilation intensive de nuit En période estivale, on peut profiter de la fraicheur des nuits pour rafraichir les habitations
Introduction d’air frais en grande quantité Grandes grilles de ventilation avec moustiquaires
Avril 2011
PEB - Fenêtres
10
Ventilation intensive de nuit Valoriser le tirage naturel Importance de l’inertie thermique du bâtiment
Avril 2011
PEB - Fenêtres
AKOESTISCHE ASPECTEN VAN VENSTERS
20062007
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
22
11
Normeisen voor de gevelgeluidisolatie Nieuwe eisen voor woongebouwen sinds 2008 … NBN S 01-400-1: eisen op 2 niveaus (gevelvlak & gevelelement)
Prestaties van de afzonderlijke gevelelementen = productkarakteristiek, gemeten in LABO
Geluidisolatie van volledige gevelvlak = globaal resultaat, gemeten IN SITU
RAtr
DAtr
23
Belang van de laagfrequente gevelisolatie Laagfrequent gecorrigeerde parameters IN SITU : DAtr (=D2m,nT,w + Ctr) > IN LABO : RAtr (=Rw + Ctr) >
Gevelvlak (muur + rooster + venster + …) Gevelelement (rooster, venster, …)
Belangrijke laagfrequente componenten voor verkeerslawaai
80
Algemeen zwakkere geluidisolatie in de lage frequenties
70 65 dB
55
Vitrage 4-12-4 : Rw(C;Ctr)=30 dB (-1;-4) 50
Vitrage 8 -12-4 : Rw(C;Ctr)=36 dB (-2;-5)
Snelrijdend verkeer
75
&
60 55
45
5000
8000
3150
2000
800
1250
315
500
200
80
50
20
40
31,5
45Stadsverkeer
30
fréq. (Hz)
25
20
5k
4k
2k
2,5k
3,15k
1k
1,6k
800
f [Hz]
1,25k
630
500
400
315
250
200
160
125
15 100
R [dB]
35
125
50
40
Voldoende bescherming tegen laagfrequent geluid noodzakelijk ! 24
12
Normeisen voor gevelvlakken (woongebouwen) DAtr -waarde per gevelvlak moet voldoen aan :
Gewenst geluidniveau binnen
Gewenst geluidniveau binnen
Eis in functie van het geluidniveau buiten LA, berekend uit referentie-niveau buiten LAref volgens bijlage B, m [dB] :
m = 3 dB in voorkomend geval waar tegelijk : - de te beschermen ruimte over een bijkomend gevelvlak beschikt, - LA > 60 dB is voor beide gevelvlakken, - de twee gevelvlakken over minstens één element beschikken waarvan RAtr< 48 dB
(bijvoorbeeld venster)
m = 0 dB in alle andere gevallen Eis (2) is enkel van toepassing voor slaapkamers onderhevig aan structureel nachtelijk spoorweg- of luchtverkeerslawaai (zie NBN S 01-400-1)
25
Normeisen voor gevelvlakken (woongebouwen) DAtr -waarde per gevelvlak moet voldoen aan :
Gewenst geluidniveau binnen
Gewenst geluidniveau binnen
DAtr voor het gevelvlak varieert van 26 dB (minimumeis) tot ≥ 50 dB (intens verkeer, verhoogd comfort, meerdere gevelvlakken)
26
13
Normeisen voor gevelelementen (woongebouwen) Minimale eis voor gevelelementen (om te voldoen aan eis gevelvlak DAtr)
(DneAtr = Dne,w + Ctr)
VB :
- Gebaseerd op voorspellingsberekeningen volgens de EN 12354-3 (“Akoestische Eurocode”) - Designtool, om te voldoen aan de eis voor het gevelvlak DAtr - Deelverantwoordelijkheden, om na te gaan waarom DAtr niet zou voldoen
- Voor grote projecten : niet altijd economisch meest interessante optie! 27
Principe van samengestelde geluidisolatie « zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie ! De RAtr van gevelwanden ligt gevoelig hoger dan deze van vensters in het gevelvlak
Gevel – Gevelvlak – Gevelelement
D e , Atr , j R Atr ,i S 10 n ,10 R' Atr 10 log i 10 10 10 Stot Stot
ramen, deuren, invulpanelen, gevelwanden ...
roosters, gevelelmenten < 1 m²
= oppervlakte-gewogen som van geluidtransmissies door samenstellende gevelelementen 28
14
Principe van samengestelde geluidisolatie « zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie ! « Oppervlakte-gewogen som van de geluidisolatie van de gevelelementen » D e , Atr , j R Atr ,i S 10 n ,10 R' Atr 10 log i 10 10 10 Stot Stot
« samengesteld gevelvlak » S = 13 m², RAtr = ?
a
b
2.20
1.1
1.50
1.60
1.50
1.90
3.00
4.5
« samenstellende gevelelementen »
0
0
Srooster, DneAtr, rooster
d
Svenster, RAtr,venster
c
6.00
Smuur, RAtr,muur
29
Principe van samengestelde geluidisolatie « zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie ! « Oppervlakte-gewogen som van de geluidisolatie van de gevelelementen » Dn ,e , Atr , j R Atr ,i S 10 i 10 R' Atr 10 log 10 10 10 Stot S tot
« samengesteld gevelvlak » S = 13 m², RAtr = 35 dB
a
b
c
6.00
2.20
1.1
1.50
1.60
1.50
1.90
3.00
0 4.5 0
« samenstellende gevelelementen » Ventilatierooster : Dn,e,w (C;Ctr)= 37 (0;-1) dB, Dne,Atr= 36 dB
d
Venster : Rw (C;Ctr)= 40 (-1;-3) dB, RAtr= 37 dB, S = 6,1 m² Muur: Rw (C;Ctr)= 56 (-1;-5) dB, RAtr= 51 dB, S = 6,7 m²
30
15
Geluidisolatie “venster” = “beglazing + raamprofiel” venster = raamprofiel + beglazing (+ lekken) Invloedsfactoren geluidisolatie venster : Type beglazing
Aard van het profiel (densiteit en dikte) m² raam/m² glas Dichtingsprofielen, aansluitingen ruwbouw ...
raam : Sraam, m”raam
glas : Sglas , RAtr,glas
31
Belang van akoestische lekdichtheid Opsporen van geluidlekken met ultrasonen detectie Hoogfrequent geluid (>30 kHz) wordt overgedragen door spleten en onvoldoende afgedichte kieren
Ultrasoon “detector”
Ultrasoone “bron”
16
Belang van akoestische lekdichtheid Vermijden van akoestische lekken in schrijnwerk
40 35
R [dB]
30
25 20
10
100 125 160 200 250 315 400 500 630 80 1000 0 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000
15
middenfrequenties 1/3 octaafbanden [Hz]
Keuze van de beglazing Traditionele thermische beglazingen Type
Samenstelling (mm)
Rw (C;Ctr)
RAtr of Rw+Ctr
Dubbel symmetrisch
4-15-4
29(-1;-4) dB
25 dB
4-16-4
30(-1;-3) dB
27 dB
6-16-6
33(-1;-4) dB
29 dB
Voor een totale equivalente glasdikte liggen de prestaties van een dubbele beglazing lager dan van een enkele beglazing
De voordelen van een dubbele beglazing situeren zich slechts in de middelhoge en hoge frequenties
17
Keuze van de beglazing Naar een akoestische beglazing … 4/12/4 RAtr ≈ 26 dB
In geval van dubbele beglazingen, situeert het probleem zich steeds in de lage frequenties (massawet & resonantie)
Daarom worden de afzonderlijke glasbladen verzwaard (inspelen op massawet en verlagen van resonantiefrequentie) door beroep te doen op dikkere glasbladen 8/12/6 RAtr ≈ 32 dB
44.2A/12/6 RAtr ≈ 35 dB
In dat geval verschuift de coïncidentiefrequentie naar lagere frequenties vanwege de hogere buigstijfheid voor de dikkere glasbladen: we verliezen opnieuw in geluidisolatie...
Daarom is het interessant om gebruik te maken van zware gelaagde beglazingen (giethars of akoestisch verbeterde PVB-folie): de grensfrequentie komt overeen met de glasdikte van de opgedeelde glasbladen en situeert zich opnieuw in hogere frequentiezone = geluidisolatiewinst !
Keuze van de beglazing Akoestisch geoptimaliseerde beglazingen Type
Samenstelling
Rw (C;Ctr)
RAtr of Rw+Ctr
Dubbel, asymmetrisch
6-15-4
34(-1;-4) dB
30 dB
6-16-4
35(-2;-5) dB
30 dB
6-15-10
38(-1;-4) dB
34 dB
Dubbel, éénzijdig gelaagd
Dubbel, éénzijdig A-gelaagd
Dubbel, tweezijdig A-gelaagd
6-20-10
37(-1;-2) dB
35 dB
6-15-55.2
39(-1;-4) dB
35 dB
4-16-44.2
37(-2;-6) dB
31 dB
6-20-55.2
42(-1;-5) dB
37 dB
8-15-66.2A
43(-2;-4) dB
39 dB
8-15-44.2A
41(-2;-6) dB
35 dB
10-20-44.2A
45(-1;-4) dB
41 dB
12-20-66.2A
45(-1;-3) dB
42 dB
66.2A-20-44.2A
50(-2;-8) dB
42 dB
66.2A-20-44.2A
49(-2;-6) dB
43 dB
66.2A-15-88.2A
51(-1;-4) dB
47 dB
18
Drievoudige beglazingen … ? Geen significante verbetering van de geluidisolatie ten aanzien van dubbele beglazingen voor dezelfde totale spouwbreedte en dezelfde buitenste glasbladen (voor glasbladen tot 4 mm)
≈
Type
Samenstelling
Rw (C;Ctr)
RAtr of Rw+Ctr
Drievoudig
4-16-4-16-4
32(-2;-5) dB
27 dB
Drievoudig, enkel A-gelaagd
6-12-4-12-44.1A
42(-1;-5) dB
37 dB
Drievoudig, dubbel A-gelaagd
44.1A-12-4-12-44.1A
47(-2;-6) dB
41 dB
66.1A-12-6-12-44.1A
50(-2;-6) dB
44 dB 37
Invloed van de raamprofielen Enkele vuistregels (voor houten, aluminium of PVC-profielen) Onder de 33 dB (RAtr) : geen invloed vanwege het raam in te rekenen, zelfs mogelijke verbetering Boven de 33 dB (RAtr) : het raamkader heeft een negatieve invloed op de geluidisolatie van het venster (tenzij speciale verzwaarde profielen worden aangewend)
RAtr = Rw+Ctr van beglazing
RAtr = Rw+Ctr van venster
24
26
25
27
26
28
27
29
28
30
30
31
32
32
34
33
36
34
19
Invloed van de raamprofielen Metingen in laboratorium op specifieke « glas + raam » combinatie Compilatie meetresultaten 150 laatste testen gerealiseerd op het WTCB
Aluminium
Houten
PVC
RAtr beglazing
RAtr venster
RAtr venster
RAtr venster
35 dB
31 à 37 dB
33 à 37 dB
34 à 35 dB
38 dB
36 à 38 dB
36 à 39 dB
37 à 41 dB
42 dB
37 à 41 dB
39 à 43 dB
36 à 43 dB
Proefresultaten wijken vaak sterk af van algemene vuistregels ….
39
Akoestische hoogwaardige vensterconcepten Zware beglazing 66.2A/20/44.2A (RAtr = 42 dB) in verzwaarde raamprofielen PVC, enkel of dubbel opendraaiend
RAtr = 42 dB
Hout, enkel opendraaiend
RAtr = 43 dB
40
20
Akoestische hoogwaardige vensterconcepten Dubbele vensters (RAtr = 45 à 50 dB) Voorbeeld : dubbel aluminium raam: Rw=56(-2;-6) dB - opendraaiend raam Rw=43(-2;-6) dB (beglazing 10-12-44.2A) - luchtspouw 50 mm - vast raam Rw= 44(-1;-5) dB (beglazing 12-20-44.2A)
41
Aanverwante problematiek … Regenimpactlawaai op beglazingen Beglazing wordt bron van geluidafstraling… Oplossing = gelaagde beglazing!
Reductie van geluidniveau met : 5 dB(A) indien voor PVB-folie 10 dB(A) (=halvering van lawaai) voor giethars of PVB(A)-folie
Dankzij « dempingseffect » van de folie/hars tussen glasbladen
20062007
42
21
WTCB
Technologische Dienstverlening Duurzaam Bouwen en Duurzame Ontwikkeling in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest Prioritaire thema’s: • • • • • • • •
Energie en gebouwen Renovatie en onderhoud van muren en gevels Akoestisch comfort Toegankelijkheid van gebouwen Duurzaam materiaalgebruik Innovatieve prospectie Technology watch (in samenwerking met SIRRIS) Duurzame mobiliteit (in samenwerking met OCW)
Missie:
• Rechtstreekse en multidisciplinaire technische ondersteuning • Informatie en collectieve vorming • Marktverkenning, informatieverspreiding en innovatiestimulering
Doelgroep: Alle Brusselse ondernemingen actief in de bouwsector Gesubsidieerd door het Brussels Hoofdstedelijk Gewest via InnovIRIS
In samenwerking met de Confederatie Bouw Brussel Hoofdstad
Poincarélaan 79 1060 Brussel
[email protected] www.wtcb.be\go\td-duurzaambouwen
+32 (0)2 529 81 06 +32 (0)2 653 07 29
CSTC
Guidance Technologique Éco-Construction et Développement Durable en Région de Bruxelles-Capitale Thèmes prioritaires : • • • • • • • •
Énergie et bâtiments Rénovation et entretien des murs et façades Confort acoustique Accessibilité des bâtiments Utilisation durable des matériaux Prospection d’innovations Technology watch (en coopération avec le SIRRIS) Mobilité durable (en coopération avec le CRR)
Mission :
• Soutiens techniques directs et multidisciplinaires • Information et formation collective • Prospection, diffusion et stimulation à l'innovation
Bénéficiaires : L'ensemble des entreprises bruxelloises du secteur de la construction En collaboration avec la Confédération de la Construction Bruxelles-Capitale
Boulevard Poincaré, 79 1060 Bruxelles
Subsidiée par la Région de Bruxelles-Capitale via InnovIRIS
[email protected] www.cstc.be\go\gt-batimentdurable
+32 (0)2 529 81 06 +32 (0)2 653 07 29
22
